Холодильник доменной печи

 

ХОЛОДИЛЬНИК ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержа11ий корпус d залитыми в него трубчатыми змеевиками, соединенными с патрубками подвода и отвода хладагента , отличающийся тем, что, с целью турбулизации потока хладагента по всей длине змеевика и увеличения вследствие этого степени охлаждения холодильника и его стойкости , на внутренней поверхности змеевиков выполнены кольц€ вые выступы на расстоянии друг от друга 0,25-0., 5 внутреннего диаметра змеевика и высотой 0,01-0,03 внутреннего диаметра змеевика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11), 3(51) 21 В 7 10

=- из (Н

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ".

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

c (21) 3433741/22-02 (22) 05.05.82 (46) 30.12.83. Бюл. 9 48 (72) Г.A. Здорнов, К.A. Горшков, А.С. Воронин и Ю.К. Панов (71) Сибирский государственный институт по проектированию металлургических заводов (53) 669.162,214.2(088.8) (56) 1. Андоньев С.М. и др. Охлажде. ние доменных печей. М., Металлургия, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 386993, кл. С 21 В 7/10, 1970. (54)(57) ХОЛОДИЛЬНИК ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержа(1ий корпус d залитыми в него трубчатыми змеевиками, соединенными с патрубками подвода и отвода хладагента, отличающийся тем, что, с целью турбулизации потока .хладагента по всей длине змеевика и увеличения вследствие этого степени охлаждения холодильника и его стойкости, на внутренней поверхности змеевиков выполнены кольцевые выступы на расстоянии друг от друга

0,25-0.,5 внутреннего диаметра змеевика и высотой 0,01-0,03 внутреннего диаметра змеевика.

1063841 фиг.li на фиг.3 - узел l на фиг.2 (кольцевые выступы турбулиэаторов); на фиг.4 - зависимость теплового потока и гидравлического сопротивления от высоты выступов-турбулизаторов на фиг.5 — зависимость теплового потока от шага выступов-турбулизаторов.

Холодильник состоит из корпуса 1 с залитыми в него трубчатыми змеевиками 2 охлаждения и соединенными с ними патрубками 3 для подвода и отвода хладагента.

По длине змеевиков расположены кольцевые выступы-турбулиэаторы 4 на расстоянии друг от друга 0,250,5 внутреннего диаметра змеевика и высотой 0,01-0,03 внутреннего диаметра змеевика.

При проведении исследований получены зависимости теплоотдач, гидравлического сопротивления от размеров выступов и шага их расположения, коэффициент Рейнольдса для рассматриваемых условий

И.йя 5 0х0 04х10 -3565

7 56,1 т.е. течение .турбулентное.

При.одинаковых расходах теплоносителя, потерях давления и,объемах теплообменных аппаратов с выступамитурбулиэаторами н с гладкими трубами тепловые мощности их равны бн(бнт„ нРи тУРбУнентном течении нгн (у

1= 0,8 tn« -0,2 Q Nu(Nu„„

g 1р о,дэь

1т.е. интенсификация теплообмена эффективна при

В табл.1 приведены зависимости теплового потока и гидравлического сопротивления от высоты выступовтурбулизаторов.

1 1 аблица 1

NU INll

1,0

1 3

2,50 1,4

6,41 3,0

15,79 4,9

19,89 7,7

1 7

2,2

2,35

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для охлаждения нагревательных и плавильных печей.

Известны холодильники доменнык пе- 5 чей, предназначенные для охлаждения различных конструкций и элементов доменных печей с целью предохранения их от воздействия высоких температур, представляющие собой чугунные корпу- 1О са с залитыми в них трубчатыми змеевиками охлаждения, соединенными с патрубками для подвода и отвода хладагента (1) . . Наиболее близким к. предлагаемому 15 по технической сущности и.достигаемому эффекту является холодильник ,доменной печи, содержащий корпус с залитыми в него трубчатыми змеевиками, соединенными .с патрубками подвода и отвода хладагента, в которых установлены спирально изогнутые пластины (2) .

В известном устройстве охлаждающая вода используется недостаточно эффективно, так как получив вращательное движение только в подводящем патрубке по мере прохождения по змеевику, быстро теряет вращательное движение из- за вязкости воды и трения между стенками змеевика и слоями воды, а далее основная масса воды проходит через центральную часть поперечного сечения змеевика, не участвуя активно в теплообмене. Вследствие этого активный теплообмен происходит только в начальном участке охлаждающего змеевика. На большей длине змеевика по центру поперечного сечения поток, воды имеет более высакую скорость, чем на периферии 40 сечения, где происходит повышение температуры воды, сопровождающееся выпадением солей временной жесткости и образованием на стенках змеевика накипи, нарушающей теплопередачу. В 4 результате снижается стойкость холодильника и охлаждаемых конструкций и элементов доменной печи. Цель изобретения — турбулизация потока хладагента по всей длине змеевика и увеличение вследствие этого степени охлаждения холодильника и

его стойкости.

Поставленная цель достигается 4 тем что в холодильнике доменйой пеР

D чи, .содержащем корпус с залитыми в него трубчатыми змеевиками, соединенными с патрубками подвода и отвода хладагента, на внутренней поверхности змеевиков выполнены кольцевые 0,98 выступы на расстоянии друг от друга 60

0,25-0,5 внутреннего диаметра змееви-. 0,96 ка и высотой 0,01-0,03 внутреннего .диаметра змеевика. 0,94

На фиг.1 изображен холодильник, общий вид; на фиг.2 - разрез A-A на 65 0,92

1063841

Продолжение табл. 1

0,90

0,88

0,86

0,84

23, 02 26,9

23,02 29,91

0,82

2,45

2;45

0,80 /o ï, 1,45 40

0,8

1 0

Oil

0 2

1 45

1,0

1,2

1,4

1,35

1 i 2

1,3

0,4

1,4

1,4

0,6

1,36

1,6

2,45 21,42 11 2

2,45 23,02 14,6

2,45 23,02 18,5 10

2,45 23,02 22,2

Иэ данных табл.1 и построенного на ее основе. графика (фиг .4,) следует, что при изменении высоты выступов в трубе отношение коэффициентов теплоотдачи Нуссельта (Nu), характеризующее эффективность тепловой работы теплообменного устройства, при малых значениях высоты выступов растет 25 быстрее гидравлического сопротивления.

При этом оптимальные значения — находятся в пределах 0,94-0,98 или

Й

-"=0,01-0,03. р 1

: В табл. 2 приведена зависимость теплового потока от шага выступов-турбулиз аторов.

Таблица 2 35

Из зависимости теплового потока от шага выотупов-турбулиэаторов (табл. 2 и фиг.5) следует, что оптимальное отношение шага к диаметру трубы - дпя эффективной работы тейлообменного устройства находится в пределах 0,250,5.

При движении хладагента по змеевику на кольцевых выступах турбулиэатора образуются слабые вихри, они не уносятся к центру потока, как происходило бы в случае значительного сужения, а движутся вдоль стенки канала змеевика и особенно интенсивно перемешивают пристеночный слой, резко увеличивая тем самым теплопередачу в нем (в 1,5-3 раза), незначительно увеличивая при этом гидросопротивление.

Предлагаемая конструкция холодиль-. ника позволяет значительно увеличить стойкость холодильников, конструкций и элементов доменной печи, уменьшить простои доменной печи из-за прогара холодильников и тем саввам уве.личить производительность печи. ,Холодильник в результате повышен ной теплоотдачи к хладагенту обес,печивает низкую по сравнению с су ществующей температуру рабочей стороны холодильника. На основании этого стойкость холодильников увеличивается в два раза и не требуется их замены во время капитальных ремонтов второго разряда, проводимых через каждые пять лет. Замена холодильников будет производиться на капитальных ремонтах первого разряда через 10-14 лет.

После осуществления реконструкции возрастет объем производства чугуна в результате сокращения продолжительности ремонта доменных печей второго разряда, уменьшатся затраты на строительно-монтажные работы по замене холодильников, сократятся капитальные затраты, возрастет производительность труда.

10б 3841

А-А

Фиг. 2

- гг

2Е

Ж

22

18

f6

19

12

1О

Ф

Ю ф

ОЮ ON ОИ 0,92 09б 10

1063841

ufe»

Т,5

1Р ,3

1g ,Т

1g

О6 ТЮ ТФ

Фиг. $

Составитель В. Коробов

Редактор С . Квятковская ТехредМ,Гергель Корректор G. Тигор

Заказ 10476/28 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ ГосударствЕнного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4